中國科學家研製出世界首台SKA區域中心原型機

*【環球網科技綜合報道】*近日,在上海進行的第六屆全球SKA工程大會期間，中科院上海天文台宣佈其牽頭推進的中國SKA區域中心原型機研製成功。據介紹，這是世界首台SKA區域中心原型機。

中國科學院上海天文台的SKA團隊負責人安濤介紹，該原型機由上海天文台在科學技術部和中科院的支持和指導下開發，這將有助於推動未來SKA區域中心的建設和科學運行。

據報道，SKA望遠鏡是天文學家將要建造的世界上最大的射電天文望遠鏡。平方公里陣列射電望遠鏡（Square Kilometre Array，簡稱SKA），是國際天文學家們計劃建造的世界最大綜合孔徑的射電望遠鏡，整個陣列延伸超過3000公里，綜合口徑達到1平方公里，目標是研究宇宙起源、引力本質、暗能量與暗物質等諸多懸而未決的宇宙之謎。

中國SKA首席科學家、中科院院士武向平指出，天文學家將使用SKA研究宇宙的演化，瞭解引力的本質，探索生命的起源、宇宙磁場的起源，以及尋找外星文明。SKA有望在自然科學的前沿領域取得革命性的突破。

另外，它由十幾個國家共同出資建造，創造了人類建設大科學裝置的新紀錄。SKA望遠鏡將組合成千上萬的小天線接收的信號，以模擬一個總收集面積約為一平方公里的巨型射電望遠鏡，靈敏度比當今實際上最強大的射電望遠鏡還要強大幾十倍。這些天線包括2500個蝶形中頻天線和130萬個對數週期低頻天線，主要分佈在西澳大利亞州和南非，可提供最佳的銀河系視野和最小的射電信號干擾。

值得關注的是，SKA對於數據計算的要求非常龐大，而區域數據中心相當於處理大量天文觀測數據的“大腦”。SKA每年產生的宇宙觀測數據超過600PB，相當於2000億張手機照片，需要50萬台普通筆記本電腦才能存儲下來。如此龐大的數據需要深度分析和加工後才能被科學家使用，這些工作將由分佈於幾大洲的區域數據中心合作完成。

國家重點研發計劃首席科學家、研究員洪曉瑜表示，SKA還將產生天文學有史以來最大的數據流。一旦投入運行，僅在SKA的第一階段（僅佔全部規模的10％），生成的數據將以每年約100萬吉字節（GB）的速度增長，對應的計算能力至少需要每秒鐘浮點運算次數達30億億次。

目前，中國、澳大利亞與歐洲均已啓動區域中心建設，中國SKA區域中心的籌備由上海天文台牽頭負責。上海天文台牽頭研製的中國SKA區域中心原型機，整體設計充分考慮了各方面需求，整個系統採用“軟硬件協同設計”的思想，即根據應用程序的特徵，選擇合適的硬件和軟件組件，以實現在有限的功耗下的最佳性能，在計算、存儲、網絡三大模塊中均有創新突破。計算模塊採用新型數據島架構，將整個數據中心分成若干個小區域、或多個子數據中心，既可以獨立執行數據處理任務，也可以根據需求靈活重組資源，滿足SKA多任務並行處理的要求。

近日，上海天文台宣佈成功研製出世界首台SKA區域中心原型機。此外，上海完成了SKA核心軟件的聯合開發和大規模集成測試，並主持了國家重點研發計劃大科學裝置前沿研究專項“SKA前期數據處理系統建設和相關科學預研”和中科院國際合作大科學計劃培育專項“SKA亞太科學數據中心的初步建設”等工作。

據新民晚報報道稱，上海天文台正牽頭中國SKA區域中心的籌備工作，積極主動地參加國際SKA的各項研發工作，與國際SKA組織和其它SKA區域中心通力合作，助力中國科學家利用SKA做出原創性重大科學發現，並着眼SKA第二階段的發展，使之逐步成為引領東亞乃至亞太地區SKA科研活動的世界主要科學中心和創新高地。

“該原型機預計將於2020年投入使用，為全球科學家提供必要的計算資源、高質量的數據產品和便捷的技術支持，以進行SKA早期科學研究和了解SKA數據挑戰。”安濤表示，“該原型機的開拓性工作和實際運行經驗對於改進SKA區域中心的設計和未來的大規模擴展將具有寶貴的價值。”

據悉，該工作的進展發表於學術期刊《自然-天文學》（NatureAstronomy）。